Основные теории компьютерных сетей

1. ПОСТРОЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ  СЕТЕЙ

Любая сеть – это структура, состоящая из узлов, выполняющих  определенный вид обработки информации, которые объединены посредством  каналов связи. Если принять это  определение за основу, тогда примеров реализации сетей можно найти достаточно много. Вы никогда не задумывались над тем, почему  “представители канадских компаний ” гордо именуют себя “деятелями сетевого маркетинга”? Наверное потому, что суть их деятельности заключается в формировании некой структуры, весьма напоминающей компьютерную сеть (иногда даже глобальную): имеются узлы-обработчики информации (инициаторы пирамид сетевого маркетинга, а также их ближайшие помощники), существуют каналы передачи информации (телефон, устное общение между коллегами на ежемесячных собраниях), но эту аналогию можно скорее отнести к категории не совсем удачных шуток. Уместным примером сети может служить обычное городское кабельное телевиденье. Как и компьютерных сетях, сигнал передается по коаксиальному кабелю, а телевизор аналогично компьютеру обрабатывает принимаемый сигнал и формирует телевизионную “картинку”.

Компьютерные сети в настоящее  время стали несколько привычными и обыденными, что мы их порой  просто не замечаем. Без банкоматов, автоматизированных касс в супермаркетах, а также систем управления движения трудно представить жизнь современного постиндустриального будущего. О том, как зарождались и развивались локальные (а также глобальные сети) читатель узнает, прочитав книгу Дебры Литтлджон Шиндер “Основы компьютерных сетей”. Теперь перейдем к рассмотрению непосредственно самих компьютерных вычислительных сетей.

 

2. НАЗНАЧЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

 

Для многих пользователей “персоналок” компьютерные сети ассоциируются с  какой-либо производственной деятельностью, зачем домашнему пользователю нужна сеть, если у него дома один компьютер, на котором просматриваются клипы или скрашиваются бесконечные часы ночного одиночества болтовней в чатах. Кстати, именно в последнем случае на арену выходит ее величество Сеть, а именно Internet, и значение законов и принципов ее функционирования вовсе не помешает. Не следует также забывать о том, что существует другая категория домашних пользователей. Для них ПК дает возможность завершить выполнение важной работы или получить доступ к корпоративной базе данных при возникновении экстренной необходимости. В этом случае на помощь придут технологи удаленного доступа к локальным сетям, описание которых приводится в этой книге. Для начала проанализируем преимущества и недостатки применения компьютерных сетей.

 

 

 

 

3. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ: ПРЕИМУЩЕСТВА  И НЕДОСТАТКИ

Рано или поздно, количественный рост компьютеров, сосредоточенных  на ограниченном рабочем пространстве (офис, производственный цех и т.д.) приводит к качественному скачку – к формированию локальной вычислительной сети. Согласно обще-приятному определению, локальная вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, расположенных. как правило, в пределах одного здания, которые объединены с помощью каналов передачи данных. Глобальную сеть образуют локальные сети, объединены с помощью каналов передачи данных.

Разумеется, какое-то время можно  обойтись и без сети. Но представьте  себе типичный современный офис, в  котором установлены, как минимум, три компьютера (бухгалтер, секретарь  и директор), а важные файлы передаются с помощью дискеток, выстраивается “живая очередь” к единственному лазерному принтеру или сканеру и так далее… Представили? Конечно, подобная ситуация в настоящее время практически не встречается, хотя всякое в жизни бывает. Если профессионалы, деятельность которых связана с компьютерами, без сети “просто жить не могут”, то персонал разного рода торгово-закупочных фирм придерживается несколько иного мнения на сей счет.

А сейчас я позволю себе вкратце  обрисовать основные преимущества, связанные с применением компьютерных сетей:

• возможность совместного использования периферийных устройств (таких как сканеры, принтеры, Web-камеры и т.д.);
• повышение эффективности и скорости обработки информации в группе сотрудников;
• быстрое получение доступа к корпоративным хранилищам информации (базы данных, носители на магнитных лентах).

Конечно, как и в  любом деле, не обходится без некоторых  проблем. Использование компьютерных сетей несет потенциальную угрозу безопасности для данных, передаваемым по этим сетям, существует также опасность “паралича” деятельности всей фирмы в случае нарушения работоспособности сети. Однако преимущественно “с головой” перевешивают недостатки. В настоящее время сетевые технологии исключительно надежны, а угроза безопасности возникает лишь в том случае, если компьютер подключен к Internet. Но здесь на помощь может прийти брандмауэр (лучше всего аппаратный). Эти замечательные устройства будут подробнее рассмотрены в главе 8. И если вы еще до сих пор не перешли на работу с компьютерными сетями, делайте это именно сейчас, не откладывая в “долгий ящик”, чтобы безнадежно не отстать от “поезда научно-технического прогресса”.

 

4. ТОПОЛОГИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Сети бывают разные. Наиболее часто  применяется классификация сетей  в соответствии с их топологией. Различают физическую и логическую топологию. Физическая топология определяет тип применяемого кабеля, а также способ его прокладки. Логическая топология описывает путь, по которому передаются сигналы в сети. Несмотря на кажущуюся схожесть этих понятий, на самом деле они описывают различные вещи. Ниже представлен краткий перечень наиболее распространенных топологий локальных сетей:

• шинная;
• кольцевая;
• звездообразная;
• ячеистая;
• смешанная.

 

5. СЕТИ С ШИННОЙ ТОПОЛОГИЕЙ

Локальная сеть, построенная в соответствии с шинной топологией, характеризуются свойством прямолинейности. Сетевой кабель проложен последовательно, от компьютера к компьютеру.

В сетях подобного типа обязательно  применение терминатора (конечная нагрузка шины). Это устройство предотвращает возможность отражения сигнала, нарушающего работоспособность сети. Один из концов шины следует заземлить.

Как правило, в сетях с шинной топологией применяется тонкий или  толстый коаксиальный кабель (10Base2 или 10Base5). Подключение подобного кабеля к сетевым адаптерам, установленным в компьютер, производится с помощью Т-образных адаптеров.

В процессе функционирования сетей  этого типа сообщения, отсылаемые каждым компьютером, принимаются всеми  компьютерами, подключенными к шине. Заголовки сообщений анализируются сетевыми адаптерами. В процессе анализа определятся компьютер-адресат для данного сообщения.

Сети с шинной топологией обладают следующими преимуществами:

• простота реализации;
• относительная дешевизна.

Ниже приведено краткое  описание недостатков сетей с шинной топологией:

• пассивный характер, приводящий к значительному затуханию сигнала;
• уязвимость сети (одна общая шина).

 

6. СЕТИ С КОЛЬЦЕВОЙ ТОПОЛОГИЕЙ

Если соединить между собой  концы шины, то получим классический пример сети с кольцевой топологией. Каждый компьютер подключен к двум соседним, в следствии чего сигнал циркулирует “по кругу”. В этом случае терминаторы не требуются, поскольку отсутствует изолированный конец сети.

В кольцевой сети также используются коаксиальный кабель. Для специального вида кольцевой сети (Token Ring, представляют логическое кольцо в соответствии со спецификации IEEE 802.2) применяется кабель экранированной виты пары (STP).

В кольцевой сети передача сигнала происходит в одном направлении. Каждый компьютер принимает сигнал от соседа слева и передает его соседу справа. Подобный вид топологии именуется активным, поскольку в процессе передачи происходит дополнительное усиление сигнала.

Чаще всего кольцевая топология  реализуется практически в виде архитектуры Тоken Ring. В этом случае применяется концентратор Тоken Ring, также именуемый MSAU (Multistation Access Unit, Модуль многостанционного доступа).

Преимущества сетей с колцевой топологией:

• простота физической реализации;
• легкость при устранении различного рода неполадок.

Некоторые недостатки, связаны с применением кольцевых сетей:

• невысокая степень надежности (при разрыве кольца вся сеть выходит из строя);
• трудность добавления новых компьютеров.

 

7. СЕТИ ЗВЕЗДООБРАЗНОЙ ТОПОЛОГИИ

Общеизвестно, что звезда – одна из наиболее распространенных топологий, применяемых в процессе построения локальных сетей. В процессе формирования сети подобного типа каждый компьютер соединяется с центральным концентратором.

Применяемый в этом случае концентратор может быть активным, пассивным или  интеллектуальным. Пассивный концентратор служит для реализации физического соединения, совершенно не потребляя при этом энергии. Наиболее распространен активный концентратор, который физически является многопортовым повторителем. Этот вид концентраторов выполняет усиление передаваемых сигналов. Если активный концентратор снабжен диагностическим оборудованием, его называют интеллектуальным концентратором.

В процессе конструирования сетей  звездообразной топологии применяется  кабель неэкранированной витой пары (архитектура Enternet, 10BaseT или 100BaseT).

Преимущества звездообразной топологии:

• повышенная устойчивость сети;
• легкость добавления/исключения нового компьютера в сети;

Недостатки звездообразной топологии:

• повышенный расход кабеля при прокладки сети;
• необходимость приобретения дорогостоящего концентратора.

В обычной звездообразной сети сигнал передается от сетевых  адаптеров, установленных в компьютерах, к концентраторам. Затем производится усиление сигнала с последующей  его обратной передачей сетевым  адаптерам.